[发明专利]一种各向异性纳米晶钕铁硼磁体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金及磁体制备领域，具体涉及一种各向异性纳米晶钕铁硼磁体及其制备方法与应用。

背景技术

以钕铁硼磁体(Nd₂Fe₁₄B)为代表的第三代稀土永磁材料是磁性能最高、应用最广、发展速度最快永磁材料。由于钕铁硼磁体具有高饱和磁化强度、高的各项异性场和高磁能积等优点，在音响器件、汽车领域、油田除蜡、医学器械、计算机等领域都有着广泛的应用。全球对稀土钕铁硼系永磁材料的需求量逐年递增，平均每年以一百万吨的速度增长，发展潜力大，具有很好的市场形势。我国虽然是稀土储存量大国，但是我国主要是生产中低端磁体，高端磁体要向美国和日本等进口。在1995年到2005年的10年期间我国大量出口稀土矿产资源，给我国造成一百亿美元的外汇损失。提高我国高性能磁体的制备技术不仅仅具有重大的经济价值，更是有助于使我国成为稀土强国。Nd₂Fe₁₄B化合物具有很强的单轴各项异性，在以Nd₂Fe₁₄B为基体的化合物永磁材料中，当Nd₂Fe₁₄B的晶粒c轴混乱取向时，晶体是各项同性的，其J_r＝0.5J_s，(BH)_max＝0.5(J_s/2)²；当Nd₂Fe₁₄B的晶粒c轴规则取向时，晶体是各项异性的，其J_r≈J_s，(BH)_max＝0.25J_s²。显然，各项异性永磁体的磁性能比各项同性永磁体高得多。

高速压制技术是瑞典的AB公司的Paul Skoglund提出，在2001年6月推出的一项安全高效的成形新技术。高速压制技术的操作过程和常规的单向压制极为相似：在速度为2～30m/s情况下对粉体进行高能锤击，强烈的冲击波压制使粉末冶金材料达到高密度。与传统压制相比，高速压制技术具有高致密度、成本低和成型快等优点，同时在常温下高速压制粉末基本保持原始的晶粒大小和结构。因此高速压制技术受到了广泛的关注，已经成功的应用在铁粉、钛粉、316L不锈钢粉、铜粉和聚合物等材料的制备，也用在制备软磁材料和HRRD磁性粉末。

各向异性钕铁硼磁体的制备方法主要有粉末冶金法和热变形法，粉末冶金制制备的各向异性磁体由于不可避免的会含有空洞和非磁性相，因而会使磁体的热稳定性。抗腐蚀性和断裂韧性下降。而热变形是先将磁性粉末致密化，然后将致密化后的磁体通过镦粗、挤压和轧制等方法变形，使得热变形后的各向异性磁体具有均匀细小的晶粒组织结构和致密度等特点，其热稳定性和断裂韧度高于传统的烧结磁体。热变形在各向异性的钕铁硼磁体中，富钕相的存在起至关重要的作用，如果磁体中没有富钕相，很难甚至不可能变形。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种设备工艺简单、产率高、成本低廉、节约能源的各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法；

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的各向异性纳米晶钕铁硼磁体；

本发明的再一目的在于提供上述各向异性纳米晶钕铁硼磁体的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法，包括如下步骤：通过高速压制使富钕的钕铁硼粉末致密化成型得到热变形前驱体，然后将所述热变形前驱体进行热变形，得到所述各向异性纳米晶钕铁硼磁体。

优选的，所述富钕的钕铁硼粉末中钕的质量分数为29.2～33wt％；

更优选的，所述富钕的钕铁硼粉末中主体元素的含量为：Nd：29.2～31wt％，FeCoAl：67.8～70wt％，B：1±0.2wt％；

优选的，上述各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法的具体步骤为：

(1)在压制模具的型腔表面和上下模杆的表面涂抹润滑剂；

(2)将所述富钕的钕铁硼粉末填充于压制模具的型腔内，进行高速压制，脱模取得压制试样，即为热变形前驱体；

(3)将所述热变形前驱体置于热压炉中进行热变形，热变形完成后冷却，取出成品，即为所述各向异性纳米晶钕铁硼磁体。

在上述制备方法的具体步骤中：

优选的，所述压制模具的内径为12～16mm；

优选的，所述润滑油为硬脂酸锌的酒精悬浮液、硬脂酸钙的酒精悬浮液或凡士林；